🥜 [JAVA] Backend 기초를 위한 JAVA 기본 다지기

Back-end 의 기초를 알기 위한 JAVA 학습 페이지입니다.

JAVA SPEC

J2SE (Java To Standard Edition)

자바 프로그래밍 언어의 핵심 플랫폼 기본 클래스 라이브러리와 자바 가상 머신(JVM), 개발 도구 등이 포함 JDBC

J2EE (JAVA To Enterprise Edition)

J2SE를 기반으로 하지만, 대규모 엔터프라이즈급 애플리케이션을 개발하기 위한 추가적인 사양 제공 웹 서비스, 분산 컴퓨팅, 클라우드 서비스 등을 개발하는 데 필요한 기능을 포함 트랜잭션 관리, 보안, 동시성 제어 등의 고급 기능을 제공 Servlet, JSP, Framework

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두 차이는 WAS 의 여부에 따라 달라진다.

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JAVA 의 실행 단계

1. 소스코드 작성

• 코드를 작성하면 .java 확장자로 파일이 처음에 생성이 된다.

2. 컴파일 과정

• 자바 컴파일러 javac 이 소스코드 .java 를 읽고 구문을 분석
• 컴파일러는 소스코드를 보고 오류가 없다면 bite-code 로 중간형태 변환을 함
• 해당 bite-code 는 Platform-independence (플랫폼 독립적) 이기 때문에 다양한 운영체제에서 실행 가능

3. 로딩

• 자바 가상머신(JVM) 에서 필요한 .class 파일을 로드
• 이 바이트 코드를 메모리로 load 하고 다른 class 나 method 로 연결

4. Bite-code 검증

• load 된 Bite-code 는 보안을 위해 검증 과정을 거침

5. 실행

• 검증에 통과한 Bite-code 는 Java-Interpreter 에 의해 실행
• 인터프리터는 한줄씩 읽고 실행하며 JIT 컴파일러가 기계어로 변환하여 실행 속도를 높일 수 있음
• 프로그램 실행은 main 메소드 호출에서 시작되며 진입점이 됨

6. 실행 종료

• main 메서드의 실행이 완료 되면, 프로그램 실행은 종료 됨
• 필요한 경우 JVM 은 사용했던 리소스를 정리하고 시스템 리소스를 해제

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Test Class 실행과정

(전반적인 웹 페이지의 흐름도)

• 웹페이지는 주로 해당 그림의 흐름에 따라 진행되는데, Java 의 Test 파일은 주로 Client 단에서의 작업을 대신한다.

class NoteBook {
    String brand;
    int price;

    // 값 주입 필드 초기화
    public void setNoteBook (String brand, int price) {
        this.brand = brand;
    }

    // 값 변환
    public String getNoteBook() {
        return brand;
    }
}

class NoteBookTest {
    // Client 에 해당
    public static void main() {
        // 첫번째 실행라인
        NoteBook nb = new NoteBook();

        nb.setNoteBook();
        System.out.println(nb.getNoteBook());
    }
}

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Java 의 Heap 사용법

Shirt s1 = new Shirt(); 코드 실행 시, JVM은 Shirt 객체를 생성하기 위해 힙 메모리를 할당

힙에 생성된 객체에 대한 참조는 s1 변수에 할당

s1은 스택 메모리에 저장되며, 힙 메모리에 저장된 Shirt 객체를 가리키는 참조(Reference)

생성 된 객체를 사용하지 않을 경우 자동으로 Heap 의 값이 지워지는게 아닌 연결만 끊긴다.

따라서 주소값이 바뀌면 다른 객체이고, 주소값이 같아야 같은 값이다.

(JVM 에서의 Heap 구조)

하지만 계속 heap 을 사용하다 보면 안쓰는 객체나 함수가 생기기 마련

쌓이면 메모리가 초과가 되는 불상사가 발생한다.

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Garbage Collector

더 이상 사용되지 않는 객체를 자동으로 감지하고 그 메모리를 회수하는 역할을 수행 가비지 컬렉션의 주요 목적은 메모리 누수를 방지하고 프로그램이 더 효율적으로 작동할 수 있도록 하는 것

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Tight Coupling vs Loose Coupling

Tight Coupling

• Tight Coupling에서는 한 컴포넌트가 다른 컴포넌트와 밀접하게 연결
• 하나의 컴포넌트에 변경이 발생하면 다른 컴포넌트에도 영향을 미침
• 한 컴포넌트를 변경하거나 업데이트할 때 다른 컴포넌트도 함께 변경
• 유지보수가 어렵고, 오류가 발생하기 쉬움
• 재사용성이 낮아짐
• 시스템 유연성이 떨어짐

Loose Coupling

• Loose Coupling에서는 각 컴포넌트가 상대적으로 독립적
• 클래스 간의 상호 의존성이 낮고, 각각이 독립적으로 동작
• interface나 abstract를 통해 서로 연결 구체적인 구현에 대한 정보는 최소화
• 유지보수가 쉽고 확장성이 좋음
• 재사용성이 높아짐

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Singletone Pattern

• Client 의 요청이 들어오기 전 Server 상의 객체를 하나만 생성하여 관리
• 이 상태에서 Client 서비스 요청은 메서드 하나와 매핑 됨
• 요청이 아무리 많이 들어오더라도 메서드만 계속 호출되고 클래스나 인스턴스 생성은 더이상 진행되지 않음

장점

인스턴스 생성 및 소멸 과정을 싱글톤 클래스 자체에서 관리

인스턴스의 라이프사이클과 상태 관리가 용이

단점

싱글톤 인스턴스가 글로벌 상태를 만들어, 코드의 여러 부분에서 서로 영향을 주고받을 수 있어 디버깅과 유지보수가 어려움

멀티스레드 환경에서 싱글톤 인스턴스의 동시 액세스를 제어하지 않으면 동기화 문제가 발생할 수 있음

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JAVA 자료구조

Collection

• 가장 원시적인 방법으로 자료를 저장하며 순서가 없고 중복 가능
• Collection 인터페이스 자체로는 인스턴스화할 수 없으며, 구체적인 구현을 제공하는 클래스 (ArrayList, HashSet …) 를 사용

List

• 순서가 있고 중복 가능
• 시작점과 끝점을 가지면서 환원형으로 자료를 저장함
• 인터페이스는 인덱스를 기반으로 한 접근 방법을 제공, 순서가 있기 때문에 인덱스로 자료 접근가능

Set

• 순서가 없고 중복되지 않음
• Collection 다음으로 원시적으로 자료저장
• 주로 요소의 존재 여부를 확인하는 데 사용

Map

• 순서가 없고 중복되지 않음
• key value 로 묶어서 저장
• 각 키는 고유해야 하며, 하나의 키는 정확히 하나의 값에 매핑
• Collection 인터페이스를 상속받지 않음

JAVA Exception

Throwable

• JAVA 에서의 예외처리 최상위 class

Error

• 시스템에 의해 발생하는 심각한 문제를 나타냄
• Error 발생 시 애플리케이션은 보통 복구 불가능한 상태가 되며, 대부분의 경우 프로그램을 종료하는 것이 적절

Exception

• 클래스는 애플리케이션 코드에서 처리할 수 있는 예외적인 상황

Checked Exception

• 명시적인 예외 처리가 필요
• 컴파일 시점에 발생 프로그램에서 회복 가능한 예외처리
• IOException, SQLException

Unchecked Exception (Runtime Exception)

• 런타임 시 발생하며, 명시적인 처리를 강제하지 않음
• 주로 프로그램의 버그나 잘못된 사용으로 인해 발생
• NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException